Structure and Dynamics of the Curcumin-Vacuum and Curcumin-supercritical CO2 interfaces : a molecular dynamics analysis

Le contrôle des formes polymorphes des ingrédients pharmaceutiques actifs (API) constitue un enjeu majeur tant pour la recherche fondamentale que pour l'industrie pharmaceutique. Des avancées récentes ont mis en évidence le rôle crucial joué par les propriétés de surface des différentes structures cristallines, et en particulier par la distribution conformationnelle des molécules d'API à l'interface solide, dans la promotion du polymorphisme.Dans ce contexte, cette thèse présente une étude approfondie de l'interface entre la curcumine (CUR) et le dioxyde de carbone supercritique (scCO₂) à l'aide de simulations de dynamique moléculaire (MD). La curcumine, une molécule d'intérêt croissant en médecine, a fait l'objet d'un reparamétrage spécifique de son champ de force, basé sur des calculs de chimie quantique (QC), afin de reproduire avec précision les différences thermodynamiques entre polymorphes ainsi que leurs distributions conformationnelles.Nous avons développé de nouveaux algorithmes pour l'échantillonnage des conformations de la CUR, ainsi que pour le calcul de diverses propriétés structurales et dynamiques à son interface. Afin d'étudier de manière fiable le système CUR-scCO₂, nous avons évalué plusieurs champs de force pour le CO₂ et identifié celui qui reproduit le plus fidèlement les propriétés du point critique. Nous avons démontré comment certaines observables locales peuvent être utilisées pour caractériser l'organisation et la dynamique du fluide supercritique à proximité du point critique. Ce protocole a ensuite été appliqué pour comparer les comportements structuraux et dynamiques du scCO₂ avec ceux de l'eau et de l'ammoniac dans leurs régimes supercritiques respectifs.Enfin, nous avons caractérisé les changements de structure locale à l'interface CUR-vide et CUR-scCO₂ dans différentes conditions thermodynamiques. Un algorithme spécifique a été utilisé pour identifier les molécules de CUR appartenant à chaque couche interfaciale, permettant une analyse fine des propriétés structurelles, dynamiques et énergétiques au sein de ces régions critiques pour la stabilité et l'évolution des formes polymorphes.